(57)【要約】【課題】光取り出し効率及び輝度が向上しつつも製造の容易な電界発光ディスプレイ装置を提供する。【解決手段】基板と、基板の上部に備わった第１電極と、第１電極の上部に備わって第１電極と対向された第２電極と、第１電極と第２電極との間に介在された発光層を含んだ第１中間層と、基板と第１電極との間及び第２電極の上部のうち少なくともいずれか一ヵ所に備わる色変換層またはカラーフィルタ層と、色変換層またはカラーフィルタ層と、第１電極及び第２電極のうち色変換層またはカラーフィルタ層との距離が近い電極との間に備わるマイクロレンズ層とを具備することを特徴とする電界発光ディスプレイ装置である。【選択図】図１
2006244999.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、
前記基板の上部に備わった第１電極と、
前記第１電極の上部に備わり、前記第１電極と対向された第２電極と、
前記第１電極と前記第２電極との間に介在された、発光層を含んだ中間層と、
前記基板と前記第１電極との間または前記第２電極の上部のうち、少なくともいずれか一ヵ所に備わる色変換層またはカラーフィルタ層と、
前記色変換層またはカラーフィルタ層と、前記第１電極及び前記第２電極のうち前記色変換層またはカラーフィルタ層との距離が近い電極との間に備わるマイクロレンズ層とを具備することを特徴とする電界発光ディスプレイ装置。
【請求項２】
前記発光層は、青色の光を放出することを特徴とする請求項１に記載の電界発光ディスプレイ装置。
【請求項３】
前記色変換層は、前記発光層から放出された光を赤色、緑色または青色の光に変換させる層であることを特徴とする請求項１に記載の電界発光ディスプレイ装置。
【請求項４】
前記発光層は、白色の光を放出することを特徴とする請求項１に記載の電界発光ディスプレイ装置。
【請求項５】
前記カラーフィルタ層は、前記発光層から放出された光を赤色、緑色または青色の光が透過するようにフィルタリングする層であることを特徴とする請求項１に記載の電界発光ディスプレイ装置。
【請求項６】
前記色変換層またはカラーフィルタ層は、前記基板と前記第１電極との間に備わることを特徴とする請求項１に記載の電界発光ディスプレイ装置。
【請求項７】
前記マイクロレンズ層は、前記第１電極の下面に備わることを特徴とする請求項６に記載の電界発光ディスプレイ装置。
【請求項８】
前記マイクロレンズ層を形成する物質の屈折率は、前記第１電極を形成する物質の屈折率と同じであるか、またはさらに大きいことを特徴とする請求項７に記載の電界発光ディスプレイ装置。
【請求項９】
前記マイクロレンズ層と前記第１電極とが一体に形成されることを特徴とする請求項７に記載の電界発光ディスプレイ装置。
【請求項１０】
前記色変換層またはカラーフィルタ層は、前記第２電極の上部に備わることを特徴とする請求項１に記載の電界発光ディスプレイ装置。
【請求項１１】
前記マイクロレンズ層は、前記第２電極の上面に備わることを特徴とする請求項１０に記載の電界発光ディスプレイ装置。
【請求項１２】
前記マイクロレンズ層を形成する物質の屈折率は、前記第２電極を形成する物質の屈折率と同じであるか、またはさらに大きいことを特徴とする請求項１１に記載の電界発光ディスプレイ装置。
【請求項１３】
前記マイクロレンズ層と前記第２電極とが一体に形成されることを特徴とする請求項１１に記載の電界発光ディスプレイ装置。
【請求項１４】
前記色変換層またはカラーフィルタ層は、前記基板と前記第１電極との間及び前記第２電極の上部にそれぞれ備わることを特徴とする請求項１に記載の電界発光ディスプレイ装置。
【請求項１５】
前記マイクロレンズ層は、前記第１電極の下面及び前記第２電極の上面にそれぞれ備わることを特徴とする請求項１４に記載の電界発光ディスプレイ装置。
【請求項１６】
前記第１電極の下面に備わったマイクロレンズ層を形成する物質の屈折率は、前記第１電極を形成する物質の屈折率と同じであるか、またはさらに大きく、前記第２電極の上面に備わったマイクロレンズ層を形成する物質の屈折率は、前記第２電極を形成する物質の屈折率と同じであるか、またはさらに大きいことを特徴とする請求項１５に記載の電界発光ディスプレイ装置。
【請求項１７】
前記第１電極の下面に備わったマイクロレンズ層と前記第１電極、そして前記第２電極の上面に備わったマイクロレンズと前記第２電極とが、それぞれ一体に形成されることを特徴とする請求項１５に記載の電界発光ディスプレイ装置。
【請求項１８】
前記マイクロレンズ層のマイクロレンズは、凸レンズであることを特徴とする請求項１に記載の電界発光ディスプレイ装置。
【請求項１９】
前記マイクロレンズ層は、シリコン窒化物またはシリコン酸化物により形成されたことを特徴とする請求項１に記載の電界発光ディスプレイ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電界発光（ＥＬ）ディスプレイ装置に係り、さらに詳細には、光取り出し効率及び輝度が向上し且つ製造の容易なＥＬディスプレイ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＥＬディスプレイ装置の光取り出し効率（ｅｘｔｅｒｎａｌ ｌｉｇｈｔ ｃｏｕｐｌｉｎｇ ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ）は次の通り示される。
【０００３】
[数１]
ηｅｘ＝ηｉｎ・ηｏｕｔ
【０００４】
前記数式１で、ηｉｎとηｏｕｔは、それぞれ内部光取り出し効率（ｉｎｔｅｒｎａｌ ｌｉｇｈｔ ｃｏｕｐｌｉｎｇ ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ）と外部光取り出し効率（ｏｕｔｐｕｔ ｃｏｕｐｌｉｎｇ ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ）とを示し、ηｉｎは、光が各層内部で消滅することにより決定され、ηｏｕｔは、各層間での全反射、すなわち光が屈折率の高い層から屈折率の低い層に入射するとき臨界角以上に入射して起こる全反射により、外部への取り出しが抑制されることにより決定されるものである。ＥＬディスプレイ装置の場合、発光層で発生した光が外部に取り出されるまで多層を経るため、各層の屈折率によって外部に取り出されない光が存在することとなる。
【０００５】
前記数式１において、発光層から放出された光が外部に取り出されるとき、各層間での全反射を考慮した光透過効率ηｏｕｔは、次の式のように表すことができる。
【０００６】
[数２]
（１／２）（Ｎｏｕｔ／Ｎｉｎ）２
【０００７】
前記式で、Ｎは、各層の屈折率である。前記式に基づいて屈折率がほぼ１．５である層から屈折率がほぼ１．２である層に光が進むときの光透過効率を計算すれば、ほぼ３２％となる。すなわち、前記界面に進入した光のほぼ７０％の光が外部に取り出されずに消滅するということが分かる。
【０００８】
前記のような光取り出し効率低下を防止するために、多様な試みがあった。
【０００９】
このような試みのうち、供給電圧を高める方法は、意図した輝度向上を達成することを可能とするものであるが、バッテリの容量増大によって軽量化に反し、またバッテリ及びＥＬ素子の寿命を短縮させる。このために、供給電圧をむしろ下げつつ輝度を向上させるために、次の先行技術が提案された。
【００１０】
特許文献１には、無機ＥＬ素子が形成されている透光性基板の外側表面に、無機ＥＬ素子と同等ないしそれ以上の大きさを有する集光用のマイクロレンズを複数個設置した無機ＥＬ装置が開示されている。透光性基板と空気との界面に臨界角以上の角度で入射した光はマイクロレンズ内では臨界角以下の入射角を有し、全反射を減らし、光の射出方向を所定の方向に向けさせ、その方向での輝度を向上させるのである。しかし、前記発明は、ＥＬ素子が面光源であるために、該ＥＬ素子と同等、あるいはそれ以上の大きさを有するマイクロレンズを利用した場合には、集光されず、むしろ広がるＥＬ光が必然的に生じ、また隣接したＥＬ素子による像との重複により、像の鮮明度が低下してしまうという問題点がある。
【００１１】
特許文献２には、基板厚み方向に柱状に形成され周囲より屈折率が大きい材料からなる高屈折率部を有する基板に形成されたＥＬ素子が開示されている。ＥＬ素子の光を高屈折率部を透過して射出させ、光取り出し効率を向上させようとするものである。しかし、前記発明は、高屈折率部を透過したＥＬ光が同公報の図１に示されているように拡散光であるために、その正面視で輝度が大きく向上しないという問題点がある。
【００１２】
特許文献３には、有機ＥＬ素子を構成している下部電極と透光性基板の外側表面との間に、一つあるいは複数の集光用レンズが形成され、前記有機ＥＬ素子と前記集光用レンズとが対応するように設けられていることを特徴とする有機ＥＬ発光装置が開示されている。集光用レンズを透過したＥＬ素子の光を基板と空気との界面に臨界角以下で入射させて光取り出し効率を向上させようとするものである。しかし、前記発明は、隣接したＥＬ素子による像との重複により、像の鮮明度が低下してしまうという問題点がある。
【特許文献１】特開平０４−１９２２９０号公報
【特許文献１】特開平０７−０３７６８８号公報
【特許文献３】特開平１０−１７２７５６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
本発明は、前記のような問題点を含めたさまざまな問題点を解決するためのものであり、光取り出し効率及び輝度が向上し且つ製造が容易なＥＬディスプレイ装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
前記のような目的及びそれ以外のさまざまな目的を達成するために、本発明は、基板と、前記基板の上部に備わった第１電極と、前記第１電極の上部に備わって前記第１電極と対向された第２電極と、前記第１電極と前記第２電極との間に介在された発光層とを含んだ中間層と、前記基板と前記第１電極との間または前記第２電極の上部のうち、少なくともいずれか一ヵ所に備わる色変換層またはカラーフィルタ層と、前記色変換層またはカラーフィルタ層と、前記第１電極及び前記第２電極のうち前記色変換層またはカラーフィルタ層との距離が近い電極との間に備わるマイクロレンズ層とを具備することを特徴とするＥＬディスプレイ装置を提供する。
【００１５】
かかる本発明の他の特徴によれば、前記発光層は、青色の光を放出するものとすることができる。
【００１６】
本発明のさらに他の特徴によれば、前記色変換層は、前記発光層から放出された光を赤色、緑色または青色の光に変換させる層であるものとすることができる。
【００１７】
本発明のさらに他の特徴によれば、前記発光層は、白色の光を放出するものとすることができる。
【００１８】
本発明のさらに他の特徴によれば、前記カラーフィルタ層は、前記発光層から放出された光を赤色、緑色または青色の光が透過するようにフィルタリングする層であるものとすることができる。
【００１９】
本発明のさらに他の特徴によれば、前記色変換層またはカラーフィルタ層は、前記基板と前記第１電極との間に備わるものとすることができる。
【００２０】
本発明のさらに他の特徴によれば、前記マイクロレンズ層は、前記第１電極の下面に備わるものとすることができる。
【００２１】
本発明のさらに他の特徴によれば、前記マイクロレンズ層を形成する物質の屈折率は、前記第１電極を形成する物質の屈折率と同じであるか、またはさらに大きいものとすることができる。
【００２２】
本発明のさらに他の特徴によれば、前記マイクロレンズ層と前記第１電極とが一体に形成されるものとすることができる。
【００２３】
本発明のさらに他の特徴によれば、前記色変換層またはカラーフィルタ層は、前記第２電極の上部に備わるものとすることができる。
【００２４】
本発明のさらに他の特徴によれば、前記マイクロレンズ層は、前記第２電極の上面に備わるものとすることができる。
【００２５】
本発明のさらに他の特徴によれば、前記マイクロレンズ層を形成する物質の屈折率は、前記第２電極を形成する物質の屈折率と同じであるか、またはさらに大きいものとすることができる。
【００２６】
本発明のさらに他の特徴によれば、前記マイクロレンズ層と前記第２電極とが一体に形成されるものとすることができる。
【００２７】
本発明のさらに他の特徴によれば、前記色変換層またはカラーフィルタ層は、前記基板と前記第１電極との間及び前記第２電極の上部にそれぞれ備わるものとすることができる。
【００２８】
本発明のさらに他の特徴によれば、前記マイクロレンズ層は、前記第１電極の下面及び前記第２電極の上面にそれぞれ備わるものとすることができる。
【００２９】
本発明のさらに他の特徴によれば、前記第１電極の下面に備わったマイクロレンズ層を形成する物質の屈折率は、前記第１電極を形成する物質の屈折率と同じであるか、またはさらに大きく、前記第２電極の上面に備わったマイクロレンズ層を形成する物質の屈折率は、前記第２電極を形成する物質の屈折率と同じであるか、またはさらに大きいものとすることができる。
【００３０】
本発明のさらに他の特徴によれば、前記第１電極の下面に備わったマイクロレンズ層と前記第１電極、そして前記第２電極の上面に備わったマイクロレンズと前記第２電極とが、それぞれ一体に形成されるものとすることができる。
【００３１】
本発明のさらに他の特徴によれば、前記マイクロレンズ層のマイクロレンズは、凸レンズであるものとすることができる。
【００３２】
本発明のさらに他の特徴によれば、前記マイクロレンズ層は、シリコン窒化物またはシリコン酸化物により形成されたものとすることができる。
【発明の効果】
【００３３】
本発明によれば、次のような効果を得ることができる。
【００３４】
第一に、マイクロレンズ層を色変換層またはカラーフィルタ層とＥＬ素子の電極との間に備え、光取り出し効率及び輝度を向上させることができる。
【００３５】
第二に、ＥＬ素子の電極の面上にマイクロレンズを形成し、発光層で発生した光が外部に取り出されるまで透過する界面の数を減らすことができ、その結果、光取り出し効率及び輝度を向上させることができる。
【００３６】
第三に、ＥＬ素子の電極と色変換層またはカラーフィルタ層との間にマイクロレンズを備え、集光された光を利用してイメージを形成することにより、具現されるイメージをさらに鮮明なものとすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３７】
以下、添付された図面を参照しつつ、本発明の望ましい実施形態を詳細に説明すれば、次の通りである。
【００３８】
図１は、本発明の望ましい第１実施形態による能動駆動型（ＡＭ：Ａｃｔｉｖｅ Ｍａｔｒｉｘ）ＥＬディスプレイ装置を概略的に図示する断面図である。
【００３９】
ＥＬディスプレイ装置は、その画素の発光を制御する方式により、単純マトリックスタイプである受身駆動型（ＰＭ：Ｐａｓｓｉｖｅ Ｍａｔｒｉｘ）ＥＬディスプレイ装置と、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ：Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）を具備したＡＭ ＥＬディスプレイ装置とに分けられ、本実施形態によるＥＬディスプレイ装置は、ＡＭ ＥＬディスプレイ装置である。
【００４０】
図１を参照すれば、基板１０２の上部に第１電極１３１が備わっており、前記第１電極１３１の上部に前記第１電極１３１と対向された第２電極１３４が備わり、前記第１電極１３１及び前記第２電極１３４間に、発光層を含む中間層１３３が備わる。そして、前記第１電極１３１には少なくとも１つのＴＦＴが備わり、必要によってキャパシタなどがさらに備わることもある。
【００４１】
前記基板１０２は、透明なガラス材が使われうるが、それ以外にも、アクリル、ポリイミド、ポリカーボネート、ポリエステル、マイラー（ｍｙｌａｒ）及びその他のプラスチック材料が使われうる。前記基板１０２上には、基板の平滑性を維持して不純物の侵入を防止するために、ＳｉＯ２などでバッファ層（図示せず）をさらに備えることも可能である。
【００４２】
前記第１電極１３１は、アノード電極の機能を果たし、前記第２電極１３４は、カソード電極の機能を果たす。もちろん、前記第１電極１３１と前記第２電極１３４の極性は、反対になってもよい。
【００４３】
後述するように、本実施形態によるＥＬディスプレイ装置は、前記基板１０２側に光が取り出される、いわゆる背面発光型ＥＬディスプレイ装置である。従って、前記第１電極１３１は、ＩＴＯ、ＩＺＯ、ＺｎＯまたはＩｎ２Ｏ３などから形成される透明電極になる。前記第１電極１３１は、副画素に対応するように備わりうる。そして、前記第２電極１３４は、反射型電極として備わるが、Ｌｉ、Ｃａ、ＬｉＦ／Ｃａ、ＬｉＦ／Ａｌ、Ａｌ、Ｍｇ及びそれらの化合物を蒸着して形成する。前記第２電極１３４は、各副画素に対応するように、または全面にわたって備わりうる。後述する実施形態においても、背面発光型ＥＬディスプレイ装置の場合には、前記のような構造を取ることができ、それ以外にも、多様な変形が可能であることはいうまでもない。
【００４４】
前述のように、前記第１電極１３１には、ＴＦＴが連結されるが、前記ＴＦＴは、半導体層１２２と、前記半導体層１２２の上部に形成されたゲート絶縁膜１２３と、前記ゲート絶縁膜１２３上部のゲート電極１２４を具備する。前記ゲート電極１２４は、ＴＦＴのオン／オフ信号を印加するゲートライン（図示せず）と連結されている。そして、前記ゲート電極１２４が形成される領域は、半導体層１２２のチャンネル領域に対応する。もちろん、ＴＦＴは図１に図示されているような構造に限定されず、有機ＴＦＴなど多様なＴＦＴを備えることができるということはいうまでもない。
【００４５】
前記ゲート電極１２４の上部には、層間絶縁膜１２５が形成され、コンタクトホールを介してソース電極１２６とドレイン電極１２７とがそれぞれ半導体層１２２のソース領域及びドレイン領域に接するように形成される。
【００４６】
前記ソース電極１２６及びドレイン電極１２７の上部には、ＳｉＯ２などからなる平坦化膜または保護膜１２８が備わり、前記平坦化膜１２８の上部には、アクリル、ポリイミドなどによる画素定義膜１２９が備わっている。
【００４７】
そして、前記ＴＦＴには少なくとも１つのキャパシタ（図示せず）が連結される。そして、かかるＴＦＴを備える回路は、必ずしも図１の図示例に限定されるものではなく、多様に変形可能であるということはいうまでもない。
【００４８】
一方、前記ドレイン電極１２７がＥＬ素子に連結される。前記ＥＬ素子のアノード電極になる第１電極１３１は、前記平坦化膜１２８の上部に形成されており、その上部には、絶縁性の画素定義膜１２９が形成されており、前記画素定義膜１２９に備わった所定の開口部に発光層を含んだ中間層１３３などが形成される。図１には、前記中間層１３３が前記副画素だけに対応するようにパターニングされていると図示されているが、それは、各副画素の構成を説明するために、便宜上そのように図示したものであり、前記中間層１３３は、隣接した副画素の中間層と一体に形成されることがあるということはいうまでもない。
【００４９】
前記中間層１３３は、有機物または無機物で備わり、有機物の場合には、低分子または高分子の有機物で備わりうる。低分子有機物を使用する場合、ホール注入層（ＨＩＬ：Ｈｏｌｅ Ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ Ｌａｙｅｒ）、ホール輸送層（ＨＴＬ：Ｈｏｌｅ Ｔｒａｎｓｐｏｒｔ Ｌａｙｅｒ）、有機発光層（ＥＭＬ：ＥＭｉｓｓｉｏｎ Ｌａｙｅｒ）、電子輸送層（ＥＴＬ：Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｔｒａｎｓｐｏｒｔ Ｌａｙｅｒ）、電子注入層（ＥＩＬ：Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ Ｌａｙｅｒ）などが単一あるいは複合の構造に積層されて形成され、使用可能な有機材料も、銅フタロシアニン（ＣｕＰｃ）、Ｎ，Ｎ−ジ（ナフタレン−１−イル）−Ｎ，Ｎ’−ジフェニル−ベンジジン（ＮＰＢ）、トリス−８−ヒドロキシキノリンアルミニウム（Ａｌｑ３）などを始めとして多様に適用可能である。それら低分子有機物は、前述のようなパターンで備わり、前述のようなマスクを利用して真空蒸着の方法で形成される。
【００５０】
高分子有機物の場合には、総じてホール輸送層及び発光層とを備えた構造を有し、そのとき、前記ホール輸送層としてポリ−３，４−エチレンジオキシチオフェン（ＰＥＤＯＴ）を使用してもよく、発光層としてポリフェニレンビニレン（ＰＰＶ）系及びポリフルオレン系のような高分子有機物質を使用してもよい。
【００５１】
前記中間層１３３の構造及び材料などについての説明は、後述する実施形態においても同一に適用され、もちろんその変形も可能であるということはいうまでもない。
【００５２】
そして、基板１０２上に形成されたＥＬ素子は、対向部材（図示せず）により密閉される。対向部材は、前記基板１０２と同一に、ガラスまたはプラスチック材で備わりうるが、それ以外にも、メタルキャップ（ｍｅｔａｌ ｃａｐ）などで形成されることもある。
【００５３】
一方、前記基板１０２と前記第１電極１３１との間及び前記第２電極１３４の上部のうち、少なくともいずれか一ヵ所に色変換層またはカラーフィルタ層が備わるが、本実施形態によるＥＬディスプレイ装置は、図１に図示されているように、前記基板１０２と前記第１電極１３１との間に色変換層またはカラーフィルタ層１１１が備わり、前記中間層１３３に含まれた発光層から放出された光が前記基板１０２を介して外部に取り出される、いわゆる背面発光型ＥＬディスプレイ装置である。
【００５４】
そして、前記色変換層またはカラーフィルタ層１１１と、前記第１電極１３１及び前記第２電極１３４のうち前記色変換層またはカラーフィルタ層１１１との距離が近い電極との間にマイクロレンズ層が備わる。本実施形態によるＥＬディスプレイ装置の場合には、前記色変換層またはカラーフィルタ層１１１と前記第１電極１３１との間にマイクロレンズ層１１２が備わる。このとき、前記マイクロレンズ層１１２は、図１に図示されているように、凹凸部を有する層１１２ｂと、これを平坦化させる層１１２ａとを具備することもできる。前記マイクロレンズ層１１２は、シリコン窒化物またはシリコン酸化物により形成されるが、もちろん、それ以外の多様な物質により形成されうるということはいうまでもない。
【００５５】
このとき、図１に図示されているように、本実施形態によるＥＬディスプレイ装置の場合には、前記マイクロレンズ層１１２が前記カラーフィルタまたは色変換層１１１の上面に備わっているが、他の所に備わることもある。すなわち、図１に図示されているように、前記色変換層１１１と第１電極１３１との間には、多様な層が備わっている。従って、前記マイクロレンズ層１１２は、図１に図示されているところとは異なり、このような層の間のうち、どこにでも備わりうることはもちろんである。それは、後述する実施形態においても同一である。
【００５６】
そして、図１には、前記カラーフィルタまたは色変換層１１１と前記マイクロレンズ層１１２とがＥＬディスプレイ装置の全面にわたって備わっていると図示されているが、多様な変形が可能であることはいうまでもない。すなわち、各副画素の発光領域に対応するように備わるか、またはいくつかの画素の領域に対応するように備わりうるなど、多様な形態に備わりうる。それは、後述する実施形態においても同一である。
【００５７】
このとき、前記基板１０２の上部に、色変換層またはカラーフィルタ層１１１が備わっている。色変換層が備わる場合には、前記中間層１３３に含まれた発光層は、単色の光を放出する発光層であり、前記色変換層１１１は、前記発光層から放出された光を赤色、緑色または青色の光に変換させる層であるものとすることができる。このとき、前記中間層１３３に含まれた発光層は、青色の光を放出する発光層とすることができる。その場合、前記色変換層１１１は、青色の光を赤色または緑色に変換させるか、またはそのまま透過させる役割を果たせる。一方、カラーフィルタ層が備わる場合には、前記中間層１３３に含まれた発光層は、白色の光を放出する発光層であり、前記カラーフィルタ層１１１は、前記発光層から放出された光を赤色、緑色または青色の光が透過するようにフィルタリングする層であるものとすることができる。
【００５８】
前記のような構造において、前記中間層１３３に含まれた発光層から放出される光は、拡散光であるから、前記ＥＬディスプレイ装置の前面側でない端部側に出射される光が存在する。従って、前記放出光の光路上に前記マイクロレンズ層１１２を備えることにより、前記マイクロレンズ層１１２により前記ＥＬディスプレイ装置の前面側に光を集中させ、前面での輝度を向上させることができる。
【００５９】
この場合、前記マイクロレンズ層１１２は、図１に図示されているように、発光層が含まれた中間層１３３から基板１０２側への光路において凸レンズになるようにすることができ、二層１１２ａ，１１２ｂを具備することができる。その場合、前記マイクロレンズ層１１２を構成する層のうち上部に備わった層１１２ｂの屈折率が下部に備わった層１１２ａの屈折率より大きくすることによって所望の効果を得ることができる。もちろん、マイクロレンズ層が、図１に図示されているところと異なり、発光層が含まれた中間層１３３から基板１０２側への光路において凹レンズになるようにすることができ、その場合、前記マイクロレンズ層を構成する層のうち、上部に備わった層の屈折率が下部に備わった層の屈折率より小さくすることにより同じ効果を得ることができる。前記二種の方法のうち製造上で便利な方法を使用することにより、収率を向上させて生産コストを節減できる。
【００６０】
図２は、本発明の望ましい第２実施形態によるＡＭ ＥＬディスプレイ装置を概略的に図示する断面図である。
【００６１】
図２を参照すれば、基板２０２の上部に第１電極２３１が備わっており、前記第１電極２３１の上部に、前記第１電極２３１と対向された第２電極２３４が備わり、前記第１電極２３１及び前記第２電極２３４間に、発光層を含む中間層２３３が備わる。そして、前記第１電極２３１には少なくとも１つのＴＦＴが備わり、必要によってキャパシタなどがさらに備わることもある。
【００６２】
そして、図２に図示されているように、前記基板２０２と前記第１電極２３１との間に色変換層またはカラーフィルタ層２１１が備わっている。そして、前記色変換層またはカラーフィルタ層２１１と前記第１電極２３１との間にマイクロレンズ層２１２が備わる。
【００６３】
本実施形態によるＥＬディスプレイ装置が前述した第１実施形態によるＥＬディスプレイ装置と異なる点は、前述した第１実施形態によるＥＬディスプレイ装置の場合には、マイクロレンズ層が二層を具備するようになっており、前記マイクロレンズ層の上下部の面が平坦になっているが、本実施形態によるＥＬディスプレイ装置の場合には、図２に図示されているように、前記マイクロレンズ層２１２が一層からなっており、前記マイクロレンズ層２１２の下部に備わった色変換層またはカラーフィルタ層２１１の上面が前記マイクロレンズ層２１２の突出部に対応する湾曲部を有するということである。
【００６４】
光が外部に取り出される際、各層間の界面に入射するとき屈折率の高い物質から屈折率の低い物質に入射する場合を除き、全反射は発生しない。しかし、全反射が発生しない場合でも、このような界面に入射された光の一部は反射し、それによって外部に取り出される光量が減ってしまう。従って、前記のような構造を取ることにより、発光層を含む中間層２３３で発生した光が外部に取り出されるまで透過する界面の数を減らし、結果的に光取り出し効率及び輝度の向上を図ることができる。
【００６５】
図３は、本発明の望ましい第３実施形態によるＡＭ ＥＬディスプレイ装置を概略的に図示する断面図である。
【００６６】
図３を参照すれば、基板３０２の上部に第１電極３３１が備わっており、前記第１電極３３１の上部に前記第１電極３３１と対向された第２電極３３４が備わり、前記第１電極３３１及び前記第２電極３３４間に、発光層を含む中間層３３３が備わる。そして、前記第１電極３３１には少なくとも１つのＴＦＴが備わり、必要によってキャパシタなどがさらに備わることもある。
【００６７】
そして、図３に図示されているように、前記基板３０２と前記第１電極３３１との間に色変換層またはカラーフィルタ層３１１が備わっている。そして、前記色変換層またはカラーフィルタ層３１１と前記第１電極３３１との間にマイクロレンズ層３１２が備わる。
【００６８】
本実施形態によるＥＬディスプレイ装置が前述した実施形態によるＥＬディスプレイ装置と異なる点は、前述した実施形態によるＥＬディスプレイ装置の場合には、色変換層またはカラーフィルタ層が基板の上面に備わっており、マイクロレンズ層は、前記カラーフィルタ層の上面に備わっていたが、本実施形態によるＥＬディスプレイ装置の場合には、マイクロレンズ層３１２が第１電極３３１の下面に備わっているという点である。
【００６９】
背面発光型ＥＬディスプレイ装置の場合、前記第１電極３３１の屈折率は、ほぼ１．９であり、その下部の層の屈折率がほぼ１．５であるのに比べて相対的に大きい。従って、前記発光層が含まれた中間層３３３で発生した光が前記第１電極３３１を透過して外部に取り出されるに当たり、前記第１電極３３１と前記第１電極３３１の下部の層との界面で全反射され、それによって光取り出し効率が低下する。従って、前記第１電極３３１の下面にマイクロレンズ層３１２を備えることにより、前記第１電極３３１と前記マイクロレンズ層３１２との界面を透過した光が前記マイクロレンズ層３１２とその下部の層との界面に入射するときの入射角を臨界角以下に小さくし、光取り出し効率を高めることができる。このとき、前記第１電極３３１と前記マイクロレンズ層３１２との界面で全反射が発生することを防止するために、前記マイクロレンズ層３１２を形成する物質の屈折率が前記第１電極３３１を形成する物質の屈折率と同じであるか、またはさらに大きくすることが望ましい。
【００７０】
このとき、図３に図示されているように、前記マイクロレンズ層３１２は一層からなっており、前記マイクロレンズ層３１２の下部に備わった保護膜または平坦化膜３２８の上面が前記マイクロレンズ層３１２の突出部に対応する湾曲部を有している。もちろん、前記マイクロレンズ層３１２が前述した第１実施形態によるＥＬディスプレイ装置に備わったマイクロレンズ層のように、二層に備わるようにすることもできる。
【００７１】
前記のような構造を取ることにより、発光層で発生した光が、屈折率が大きい第１電極３３１と、前記第１電極３３１の屈折率より小さな屈折率を有する前記第１電極３３１の下面に備わった層との界面で全反射されることを防止でき、これにより光取り出し効率及び輝度を向上させることができる。
【００７２】
このとき、本実施形態によるＥＬディスプレイ装置の場合には、前記マイクロレンズ層３１２は、前記第１電極３３１の下面に備わっており、前記色変換層またはカラーフィルタ層３１１は、前記マイクロレンズ層３１２と離隔されて備わっているが、図４に図示されているような本発明の望ましい第４実施形態によるＥＬディスプレイ装置の場合のように、マイクロレンズ層４１２が第１電極４３１の下面に備わっており且つ色変換層またはカラーフィルタ層４１１を前記マイクロレンズ層４１２の下面に備えることもできる。また、これ以外の多様な変形も可能であることはいうまでもない。
【００７３】
図５は、本発明の望ましい第５実施形態によるＡＭ ＥＬディスプレイ装置を概略的に図示する断面図である。
【００７４】
図５を参照すれば、基板５０２の上部に第１電極５３１が備わっており、前記第１電極５３１の上部に前記第１電極５３１と対向された第２電極５３４が備わり、前記第１電極５３１及び前記第２電極５３４間に、発光層を含む中間層５３３が備わる。そして、前記第１電極５３１には、少なくとも１つのＴＦＴが備わり、必要によってキャパシタなどがさらに備わることもある。
【００７５】
そして、図５に図示されているように、前記基板５０２と前記第１電極５３１との間に色変換層またはカラーフィルタ層５１１が備わっている。そして、前記色変換層またはカラーフィルタ層５１１と前記第１電極５３１との間にマイクロレンズが備わる。
【００７６】
本実施形態によるＥＬディスプレイ装置が前述した実施形態によるＥＬディスプレイ装置と異なる点は、前述した実施形態によるＥＬディスプレイ装置の場合には、第１電極と別途に形成されたマイクロレンズ層が備わったが、本実施形態によるＥＬディスプレイ装置の場合には、別途のマイクロレンズ層が備わらず、前記第１電極５３１の前記基板５０２側の面にレンズが形成されているという点である。
【００７７】
前記のような構造を取ることにより、発光層で発生した光が、屈折率が大きい第１電極５３１と、前記第１電極５３１の屈折率より小さな屈折率を有する前記第１電極５３１の下面に備わった層との界面で全反射するのを防止でき、また前記光が外部に取り出されるまでに透過する界面の数を減らすことができ、これを介して光取り出し効率及び輝度を向上させることができる。
【００７８】
図６は、本発明の望ましい第６実施形態によるＡＭ ＥＬディスプレイ装置を概略的に図示する断面図である。
【００７９】
図６を参照すれば、基板６０２の上部に第１電極６３１が備わっており、前記第１電極６３１の上部に前記第１電極６３１と対向された第２電極６３４が備わり、前記第１電極６３１及び前記第２電極６３４間に、発光層を含む中間層６３３が備わる。そして、前記第１電極６３１には少なくとも１つのＴＦＴが備わり、必要によってキャパシタなどがさらに備わることもある。
【００８０】
そして、図６に図示されているように、前記基板６０２と前記第１電極６３１との間に色変換層またはカラーフィルタ層６１１が備わっている。そして、前記色変換層またはカラーフィルタ層６１１と前記第１電極６３１との間にマイクロレンズが備わる。
【００８１】
このとき、前述した第５実施形態によるＥＬディスプレイ装置と同一に、別途のマイクロレンズ層が備わらず、前記第１電極６３１の前記基板６０２側の面にレンズが形成されている。
【００８２】
本実施形態によるＥＬディスプレイ装置が前述した第５実施形態によるＥＬディスプレイ装置と異なる点は、前述した第５実施形態によるＥＬディスプレイ装置の場合には、色変換層またはカラーフィルタ層がマイクロレンズが備わった第１電極と離隔されて備わっているが、本実施形態によるＥＬディスプレイ装置の場合には、色変換層またはカラーフィルタ層６１１がマイクロレンズが備わった第１電極６３１の下面に備わっているという点である。これを介し、さらに薄型であるＥＬディスプレイ装置を具現できる。
【００８３】
図７は、本発明の望ましい第７実施形態によるＡＭ ＥＬディスプレイ装置を概略的に図示する断面図である。
【００８４】
図７を参照すれば、基板７０２の上部に第１電極７３１が備わっており、前記第１電極７３１の上部に前記第１電極７３１と対向された第２電極７３４が備わり、前記第１電極７３１及び前記第２電極７３４間に、発光層を含む中間層７３３が備わる。そして、前記第１電極７３１には少なくとも１つのＴＦＴが備わり、必要によってキャパシタなどがさらに備わることもある。
【００８５】
本実施形態によるＥＬディスプレイ装置が前述した実施形態によるＥＬディスプレイ装置と異なる点は、前述した実施形態によるＥＬディスプレイ装置の場合には、発光層を含んだ中間層で発生した光が基板を介して外部に取り出される、いわゆる背面発光型ＥＬディスプレイ装置であったが、本実施形態によるＥＬディスプレイ装置の場合には、発光層を含んだ中間層７３３で発生した光が前記中間層７３３の上部に備わった第２電極７３４を介して外部に取り出されるいわゆる、前面発光型ＥＬディスプレイ装置であるという点である。
【００８６】
従って、本実施形態によるＥＬディスプレイ装置の場合には、第１電極７３１が反射型電極になり、前記第２電極７３４が透明電極になる。従って、前記第１電極７３１は、Ａｇ、Ｍｇ、Ａｌ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ａｕ、Ｎｉ、Ｎｄ、Ｉｒ、Ｃｒ及びそれらの化合物で反射膜を形成した後、その上にＩＴＯ、ＩＺＯ、ＺｎＯまたはＩｎ２Ｏ３を形成した構造を取ることができる。このとき、前記第１電極７３１は、副画素に対応するように備わりうる。そして、前記第２電極７３４は、Ｌｉ、Ｃａ、ＬｉＦ／Ｃａ、ＬｉＦ／Ａｌ、Ａｌ、Ｍｇ、及びそれらの化合物が前記中間層７３３の方向に向かうように蒸着した後、その上にＩＴＯ、ＩＺＯ、ＺｎＯ、またはＩｎ２Ｏ３のような透明電極形成用の物質で補助電極層やバス電極ラインを形成した構造を取ることができる。前記第２電極７３４は、各副画素に対応するように、または全面的に備わりうる。後述する実施形態において、前面発光型ＥＬディスプレイ装置の場合には、前記のような構造を取ることができ、また多様な変形が可能であることはいうまでもない。
【００８７】
そして、本実施形態によるＥＬディスプレイ装置は、前面発光型であるから、前記第２電極７３４の上部に色変換層またはカラーフィルタ層７１１が備わる。そして、前記第２電極７３４と前記色変換層またはカラーフィルタ層７１１との間にマイクロレンズ層７１２が備わる。
【００８８】
このとき、前記マイクロレンズ層７１２は、図７に図示されているように、発光層が含まれた中間層７３３から前記第２電極７３４の上部側への光路において凸レンズになるようにすることができ、二層７１２ａ，７１２ｂを具備することができる。この場合、前記マイクロレンズ層７１２を構成する層のうち、上部に備わった層７１２ｂの屈折率が下部に備わった層７１２ａの屈折率より小さくすることによって所望の効果を得ることができる。もちろん、マイクロレンズ層が、図７に図示されているところと異なり、発光層が含まれた中間層７３３から前記第２電極７３４の上部側への光路において凹レンズになるようにすることができ、その場合、前記マイクロレンズ層を構成する層のうち、上部に備わった層の屈折率が下部に備わった層の屈折率より大きくすることによって同じ効果を得ることができる。前記二種の方法のうち、製造上で便利な方法を使用することにより、収率を向上させて生産コストを節減できる。
【００８９】
また、図８に図示されている本発明の望ましい第８実施形態によるＡＭ ＥＬディスプレイ装置は、マイクロレンズ層８１２は、単一層により形成されており、その上面に備わった色変換層またはカラーフィルタ層８１１の下面が前記マイクロレンズ層８１２の突出部に対応する湾曲部を有することにより、発光層が含まれた中間層８３３から放出された光が外部に取り出されるために経なければならない界面の数を減らすこともできる。
【００９０】
そして、図９に図示されている発明の望ましい第９実施形態によるＡＭ ＥＬディスプレイ装置は、第２電極９３４の上面にマイクロレンズを形成することにより、別途のマイクロレンズ層が備わらずとも光取り出し効率及び輝度を向上させることもできる。
【００９１】
図１０は、本発明の望ましい第１０実施形態によるＰＭ ＥＬディスプレイ装置を概略的に図示する断面図である。
【００９２】
図１０を参照すれば、基板１００２の上部に第１電極１０３１が備わっており、前記第１電極１０３１の上部に前記第１電極１０３１と対向された第２電極１０３４が備わり、前記第１電極１０３１及び前記第２電極１０３４間には、発光層を含む中間層１０３３が備わる。前記基板１００２上には、基板の平滑性を維持して不純物の侵入を防止するためにＳｉＯ２などでバッファ層（図示せず）を備えることもできる。
【００９３】
このとき、前記基板１００２と前記第１電極１０３１との間及び前記第２電極１０３４の上部のうち、少なくともいずれか一ヵ所に色変換層またはカラーフィルタ層が備わるが、本実施形態によるＥＬディスプレイ装置は、図１０に図示されているように、前記基板１００２と前記第１電極１０３１との間に色変換層またはカラーフィルタ層１０１１が備わり、前記中間層１０３３に含まれた発光層から放出された光が前記基板１００２を介して外部に取り出される、いわゆる背面発光型ＥＬディスプレイ装置である。
【００９４】
そして、前記第１電極１０３１と前記色変換層またはカラーフィルタ層１０１１との間にマイクロレンズ層１０１２が備わる。マイクロレンズ層は、図１０に図示されているような構造を取ることもでき、前述した背面発光型であるＡＭ ＥＬディスプレイ装置で説明した通り多様に変形されて備わることもある。例えば、前記第１電極１０３１とマイクロレンズ層とが一体に形成されている場合などである。
【００９５】
本実施形態によるＥＬディスプレイ装置が前述した実施形態によるＥＬディスプレイ装置と異なる点は、ＰＭ ＥＬディスプレイ装置であるということである。すなわち、前述した実施形態によるＥＬディスプレイ装置は、ＥＬ素子に少なくとも１つのＴＦＴが備わって各副画素の発光を各ＴＦＴを利用して調整したが、本実施形態によるＥＬディスプレイ装置の場合には、所定のパターン、例えばストライプパターンに備わった第１電極１０３１と第２電極１０３４とにより各副画素の発光を調節する。
【００９６】
本実施形態によるＥＬディスプレイ装置のＥＬ素子の構造を簡略に説明すれば、まず、前記基板１００２の上部に第１電極１０３１が所定のパターン、例えばストライプパターンに形成される。そして、前記第１電極１０３１の上部に発光層を含む中間層１０３３及び第２電極１０３４が順に形成される。前記第１電極１０３１の各ライン間には絶縁層１０３２がさらに備わり、前記第２電極１０３４は、前記第１電極１０３１のパターンと直交するパターンに形成されうる。そして、前記第２電極１０３４のパターンのために、前記第１電極１０３１と直交するパターンに別途の絶縁層（図示せず）がさらに備わることもある。前記のような構造において、前記第１電極１０３１、前記第２電極１０３４及び前記中間層１０３３の構造及び材料は、前述の通りである。
【００９７】
前記のような構造のＰＭ ＥＬディスプレイ装置にも、前述のようなマイクロレンズ層あるいはマイクロレンズが備わった第１電極を備えることにより、光取り出し効率及び輝度を向上させることができる。
【００９８】
また、図１０に図示されているような背面発光型であるＰＭ ＥＬディスプレイ装置だけではなく、図１１に図示されているような前面発光型であるＰＭ ＥＬディスプレイ装置にも、前述した実施形態によるマイクロレンズ層またはマイクロレンズが形成された第２電極などが適用されうるということはいうまでもない。
【００９９】
一方、前述した実施形態において、ＥＬ素子の電極と色変換層またはカラーフィルタ層との間にマイクロレンズを備えたが、これを介して具現されるイメージをさらに鮮明にできる。
【０１００】
すなわち、発光層で発生した光が色変換層またはカラーフィルタ層を透過してイメージを形成した後、マイクロレンズを介して集光される場合には、マイクロレンズを介して外部からみられる各画素の大きさ（ｅｆｆｅｃｔｉｖｅ ｐｉｘｅｌ ｓｉｚｅ）が大きくなり、その大きさが十分に大きくなれば、隣接する画素の像間の重複を誘発し、結局像の鮮明度を低下させてしまう。従って、前述した実施形態によるＥＬディスプレイ装置のように、ＥＬ素子の電極と色変換層またはカラーフィルタ層との間にマイクロレンズを備えることにより、集光された光を利用してイメージを形成することにより、具現されるイメージをさらに鮮明にできる。
【０１０１】
そして、発光層で発生した光が発光層の両面側に取り出される、いわゆる両面発光型ＥＬディスプレイ装置（図示せず）にも、本発明が適用されうるということはいうまでもない。
【０１０２】
本発明は、図面に図示された実施形態を参考に説明したが、それらは例示的なものに過ぎず、当技術分野で当業者ならば、それらから多様な変形及び均等な他の実施形態が可能であるという点が理解できるであろう。従って、本発明の真の技術的保護範囲は、特許請求の範囲の技術的思想によって決まるものである。
【産業上の利用可能性】
【０１０３】
本発明のＥＬディスプレイ装置は、例えば、ＥＬ表示関連の技術分野に効果的に適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【０１０４】
【図１】本発明の望ましい一実施形態によるＡＭ ＥＬディスプレイ装置を概略的に図示する断面図である。
【図２】本発明の望ましい他の一実施形態によるＡＭ ＥＬディスプレイ装置を概略的に図示する断面図である。
【図３】本発明の望ましいさらに他の一実施形態によるＡＭ ＥＬディスプレイ装置を概略的に図示する断面図である。
【図４】本発明の望ましいさらに他の一実施形態によるＡＭ ＥＬディスプレイ装置を概略的に図示する断面図である。
【図５】本発明の望ましいさらに他の一実施形態によるＡＭ ＥＬディスプレイ装置を概略的に図示する断面図である。
【図６】本発明の望ましいさらに他の一実施形態によるＡＭ ＥＬディスプレイ装置を概略的に図示する断面図である。
【図７】本発明の望ましいさらに他の一実施形態によるＡＭ ＥＬディスプレイ装置を概略的に図示する断面図である。
【図８】本発明の望ましいさらに他の一実施形態によるＡＭ ＥＬディスプレイ装置を概略的に図示する断面図である。
【図９】本発明の望ましいさらに他の一実施形態によるＡＭ ＥＬディスプレイ装置を概略的に図示する断面図である。
【図１０】本発明の望ましいさらに他の一実施形態によるＰＭ ＥＬディスプレイ装置を概略的に図示する断面図である。
【図１１】本発明の望ましいさらに他の一実施形態によるＰＭ ＥＬディスプレイ装置を概略的に図示する断面図である。
【符号の説明】
【０１０５】
１０２  基板
１１１  色変換層またはカラーフィルタ層
１１２  マイクロレンズ層
１１２ａ  凹凸部を有する層
１１２ｂ  平坦化させる層
１２２  半導体層
１２３  ゲート絶縁膜
１２４  ゲート電極
１２５  層間絶縁膜
１２６  ソース電極
１２７  ドレイン電極
１２８  平坦化膜膜
１２９  画素定義膜
１３１  第１電極
１３３  中間層
１３４  第２電極
【図１】
2006244999.tif 000003
【図２】
2006244999.tif 000004
【図３】
2006244999.tif 000005
【図４】
2006244999.tif 000006
【図５】
2006244999.tif 000007
【図６】
2006244999.tif 000008
【図７】
2006244999.tif 000009
【図８】
2006244999.tif 000010
【図９】
2006244999.tif 000011
【図１０】
2006244999.tif 000012
【図１１】
2006244999.tif 000013